JP2000210752A - 内燃機関用のピストン及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関用のピストンにおいて、ピストンを
鍛造により製作する場合に、ヘッド部の表側にヒケやヒ
ケによるキズ等が生じないようにする。 【解決手段】 ヘッド部５、ヘッド部５の裏側の外周部
からピストン軸芯方向に延出されるスカート部１１、ヘ
ッド部５の裏側に配置されるピンボス部１２を備えて構
成される本体１において、ピストン軸芯方向に金型を移
動させて行う鍛造により本体１が形成され、スカート部
１１のピストン軸芯方向での端部１１ａが金型の規制を
受けない自由端に形成されるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レシプロ型式のエ
ンジン等の内燃機関に使用されるピストンの構成に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば乗用車やオートバイのエンジンに
使用されるピストンでは、鋳造により形成されているも
のが多くあるが、近年ではアルミ合金等を使用した鍛造
により形成されたピストンが現れてきている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述のようなピストン
では、ヘッド部の裏側の外周部からピストン軸芯方向に
スカート部が延出され、ヘッド部の裏側の中程にピンボ
ス部（ピストンピンを介してコンロッドが取り付けられ
る部分）が形成されている。この場合、ピストンのヘッ
ド部の表側はシリンダで爆発する高圧の燃焼ガスを受け
止めるので、ピストンのヘッド部の表側にヒケやヒケに
よるキズ等が生じていると、ピストンの耐久性の低下を
招くおそれがある。又、ピストンに重量のバラ付きがあ
ると、内燃機関の運転時に振動が発生し易くなる。本発
明は内燃機関用のピストンにおいて、ピストンを鍛造に
より製作する場合に、特にヘッド部の表側にヒケやヒケ
によるキズ等が生じないようにすることを目的としてお
り、ピストンの重量のバラ付きを抑えることを目的とし
ている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】［Ｉ］請求項１及び５の
特徴によると、金型のスカート部に対応する部分におい
てピストン軸芯方向での端部が開放されており、スカー
ト部のピストン軸芯方向での端部が金型の規制を受けな
い自由端に形成されるので、金型のピンボス部に対応す
る部分に比べて、金型のスカート部に対応する部分は素
材の流れに対する抵抗が少なくなっており、中側から金
型のスカート部に対応する部分にも素材が不足なく流れ
て入り込むと考えられる。

【０００５】これにより、請求項１及び５の特徴による
と、ヘッド部の裏側（ピンボス部及びスカート部側）に
おいて、素材が外周部側（金型のスカート部に対応する
部分）に不足なく流れる状態になると考えられ、ヘッド
部の表側でも外周部側に素材が不足なく流れる状態にな
ると考えられるので、ヘッド部の表側の外周部側に素材
が充分に流れずに、ヘッド部の表側の外周部側にヒケや
ヒケによるキズ等が生じると言う状態を防止することが
できる。

【０００６】［ＩＩ］鍛造装置としては、油圧により金
型を押圧する油圧プレス式、及びクランク機構等により
金型を一定のストロークで押圧する機械プレス式があ
る。ピストンの鍛造を行う場合、鍛造前の素材の体積
（厚み）にバラ付きが発生していることがある（例えば
円柱状の素材を所定幅ずつに切断して、鍛造前の素材を
円盤状に形成した場合、例えば鍛造前の素材の外径が１
００ｍｍであれば、厚みに±０．２５ｍｍ程度のバラ付
きが発生し、鍛造前の素材の重量として±５ｇ程度のバ
ラ付きが発生することがある）。

【０００７】従って、金型のスカート部に対応する部分
を開放せずに閉じておくと、特に鍛造前の素材の体積
（厚み）が所定値よりも大きなものになっていれば、金
型の容積に対して素材が多すぎる状態となる。このよう
な状態になると油圧プレス式の鍛造装置では、素材が非
常に高い圧力になり、金型がピストン軸芯方向の所定位
置まで移動できない状態になって、金型の耐久性の低下
やピストンの精度低下に発展するおそれがある。機械プ
レス式の鍛造装置では、素材が非常に高い圧力になって
も、金型がピストン軸芯方向の所定位置まで無理に移動
させられようとする状態となって、鍛造装置自身や金型
の耐久性の低下、及びピストンの精度低下に発展するお
それがある（例えば、金型が取り付けられているスライ
ド部が下死点（所定位置）の付近で過負荷を受けて、ス
ライド部を駆動するクランク、シャフト及び偏芯シャフ
ト等が変形し、金型が下死点（所定位置）まで移動でき
ないような状態の生じることがある）。

【０００８】これに対して請求項１及び５の特徴による
と、前項［Ｉ］に記載のように金型のスカート部に対応
する部分においてピストン軸芯方向での端部が開放され
ているので、前述のように金型の容積に対して素材が多
すぎる状態になって、素材が非常に高い圧力になろうと
すれば、金型のスカート部に対応する部分に余分な素材
が入り込むようになる。

【０００９】これにより請求項１及び５の特徴による
と、金型のスカート部に対応する部分に余分な素材が入
り込むことにより、素材が非常に高い圧力になる状態を
回避することができるので、油圧プレス式の鍛造装置に
おいて金型がピストン軸芯方向の所定位置まで移動でき
ないと言う状態が未然に回避されるのであり、機械プレ
ス式の鍛造装置において金型がピストン軸芯方向の所定
位置まで無理に移動させられようとする状態が（所定位
置まで移動できない状態）未然に回避される。

【００１０】［ＩＩＩ］ピストンにおいては、ヘッド
部、ヘッド部の裏側の外周部からピストン軸芯方向に延
出されて１８０°位相が異なるように配置される一対の
スカート部、ヘッド部の裏側で一対のスカート部の間に
配置されるピンボス部、スカート部とピンボス部とを接
続するリブを備えて、スカート部をピストンの外周部の
全周に形成せずに部分的に形成して、ピストンの本体が
構成されたものがある。この場合、請求項２及び６の特
徴によると、ピストン軸芯方向に金型を移動させてピス
トンの鍛造を行う場合、金型のピンボス部及びリブに対
応する部分においてピストン軸芯方向の端部が金型で規
制され、ピンボス部のピストン軸芯方向での端部及びリ
ブのピストン軸芯方向での端部が、金型の規制を受ける
成形端に形成されるのに対して、金型のスカート部に対
応する部分においてピストン軸芯方向での端部が開放さ
れており、スカート部のピストン軸芯方向での端部が金
型の規制を受けない自由端に形成される。

【００１１】従って、請求項２及び６の特徴によると、
金型のピンボス部及びリブに対応する部分に比べて、金
型のスカート部に対応する部分は素材の流れに対する抵
抗が少なくなっており、前述と同様に中側から金型のス
カート部に対応する部分にも素材が不足なく流れて入り
込むと考えられる。これにより、請求項２及び６の特徴
によると、ヘッド部の裏側（ピンボス部及びスカート部
側）において、素材が外周部側（金型のスカート部に対
応する部分）に不足なく流れる状態になると考えられ、
ヘッド部の表側でも外周部側に素材が不足なく流れる状
態になると考えられるので、ヘッド部の表側の外周部側
に素材が充分に流れずに、ヘッド部の表側の外周部側に
ヒケやヒケによるキズ等が生じると言う状態を防止する
ことができる。

【００１２】［ＩＶ］前項［ＩＩＩ］に記載のように、
ヘッド部、ヘッド部の裏側の外周部からピストン軸芯方
向に延出されて１８０°位相が異なるように配置される
一対のスカート部、ヘッド部の裏側で一対のスカート部
の間に配置されるピンボス部、スカート部とピンボス部
とを接続するリブを備えてピストンが構成される場合、
ピンボス部は比較的大きな塊状であるのに対して、リブ
は比較的薄い縦壁状であることが多い。これにより、ピ
ンボス部に比べてリブには素材が入り込み難い状態にな
っているので、リブにヒケやヒケによるキズ等が生じる
ことがある（特に金型のリブに対応する部分に小径の空
気抜き孔が設けられている場合、リブにおける空気抜き
孔の部分に、欠肉部分やキズ等が生じ易い）。

【００１３】請求項２及び６の特徴によると、前項［Ｉ
ＩＩ］に記載のように金型のスカート部に対応する部分
においてピストン軸芯方向での端部が開放され、金型の
スカート部に対応する部分に素材が不足なく入り込む状
態になっていると、金型のスカート部に対応する部分
に、金型のリブに対応する部分が連なっているので、金
型のリブに対応する部分にも素材が不足なく入り込む状
態となって、リブにヒケやヒケによるキズ等が生じる状
態が未然に防止される。請求項２及び６の特徴による
と、請求項１及び５の場合と同様に前項［ＩＩ］に記載
の「作用」を備えている。

【００１４】［Ｖ］請求項３及び７の特徴によると、請
求項２及び６の場合と同様に前項［ＩＩ］［ＩＩＩ］
［ＩＶ］に記載の「作用」を備えており、これに加えて
以下のような「作用」を備えている。乗用車やオートバ
イのエンジンでは、シリンダヘッドに吸気バルブ及び排
気バルブが配置されているので、ピストンのヘッド部の
表側の外周部近くに凹部状のバルブリセスを形成したも
のがあり、ピストンが上死点に達した際に、開操作され
た吸気バルブ及び排気バルブがピストンのヘッド部のバ
ルブリセスに入り込むようにして、吸気バルブ及び排気
バルブの開閉にピストンが干渉しないように構成してい
る。

【００１５】前項［ＩＩＩ］に記載のように金型のスカ
ート部に対応する部分に素材が流れて入り込んでいる状
態において、請求項３及び７の特徴によると、ヘッド部
の表側に隣接して形成される一対のバルブリセスの間に
対向するヘッド部の裏側に、スカート部が形成されるよ
うにしているので、金型のスカート部に対応する部分へ
の素材の流れが、金型の一対のバルブリセスに対応する
部分の間を通り、金型のバルブリセスに対応する部分に
あまり邪魔されることなく、金型のスカート部に対応す
る部分に達すると考えられる。言い換えると、金型のス
カート部に対応する部分への素材の流れが、金型の一対
のバルブリセスに対応する部分の間を通ることにより、
金型の一対のバルブリセスに対応する部分にも素材が、
一方に多く他方に少なくと言うようなことなく行き渡る
ようになることが考えられる。

【００１６】［ＶＩ］請求項４及び８の特徴によると、
請求項１〜３のうちのいずれか一つ及び請求項５〜７の
うちのいずれか一つの場合と同様に、前項［Ｉ］〜
［Ｖ］に記載の「作用」を備えており、これに加えて以
下のような「作用」を備えている。請求項４及び８の特
徴によると、金型のスカート部に対応する部分に素材が
入り込む場合、金型のスカート部に対応する部分におい
てピストン軸芯方向での端部により、スカート部のピス
トン軸芯方向での端部が先細り状に形成されるのであ
り、素材が金型によって先細り状に形成されることによ
る抵抗が発生して、金型のスカート部に対応する部分へ
の素材の流れに適切な抵抗が掛かる。

【００１７】［ＶＩＩ］前項［ＩＩ］に記載のようにピ
ストンの鍛造を行う場合、鍛造前の素材の体積（厚み）
にバラ付きが発生していることがある（例えば円柱状の
素材を所定幅ずつに切断して、鍛造前の素材を円盤状に
形成した場合、例えば鍛造前の素材の外径が１００ｍｍ
であれば、厚みに±０．２５ｍｍ程度のバラ付きが発生
し、鍛造前の素材の重量として±５ｇ程度のバラ付きが
発生することがある）。

【００１８】これにより、金型のスカート部に対応する
部分を開放せずに閉じておくと、金型のピンボス部に対
応する部分の容積が一定値に決まっているのに加えて、
金型のスカート部に対応する部分の容積も一定値に決ま
ってしまうので、鍛造前の素材の体積（厚み）にバラ付
きがあると、ピストン軸芯方向に金型を移動させてピス
トンの鍛造を行う場合、ヘッド部の厚みにバラ付きが発
生して、これに伴いピストンに重量のバラ付きが発生す
ることがある（例えば鍛造前の素材の体積（厚み）が大
きすぎると、金型のヘッド部に対応する部分に素材が多
すぎると言う状態になって、ピストン軸芯方向に移動す
る金型が所定位置まで移動できずに、ヘッド部の厚みが
設計値よりも厚くなる）。この場合、鍛造前の素材の体
積（厚み）の精度を充分に上げれば、ヘッド部の厚みの
バラ付きを抑えることができるのであるが、鍛造前の素
材の体積（厚み）の精度を充分に上げることは、多くの
加工行程が必要になり生産コストの上昇を伴うので、現
実的には困難である。

【００１９】［ＶＩＩＩ］これに対し請求項１〜８の特
徴によると、金型のスカート部に対応する部分において
ピストン軸芯方向での端部が開放されており、スカート
部のピストン軸芯方向での端部が金型の規制を受けない
自由端に形成されるので、前項［Ｉ］［ＩＩ］［ＩＩ
Ｉ］に記載のように、中側から金型のスカート部に対応
する部分にも素材が不足なく流れて入り込むと考えられ
る。

【００２０】このように金型のスカート部に対応する部
分にも素材が不足なく流れ込むようになれば、鍛造前の
素材の体積（厚み）が少し大きめであっても、余分な素
材が金型のスカート部に対応する部分に入り込み、開放
されたピストン軸芯方向での端部から余分な素材が出る
ような状態になる。従って、例えば金型のヘッド部に対
応する部分に素材が多すぎると言う状態を避けて、ピス
トン軸芯方向に移動する金型が所定位置まで移動するこ
とができるのであり、ヘッド部の厚みのバラ付きを抑え
ることができる（例えば、ピストンの外径が１００ｍｍ
であれば、ヘッド部の厚みのバラ付きは±０．１ｍｍ以
内となる）。

【００２１】これにより、請求項９の特徴のように、鍛
造後においてスカート部のピストン軸芯方向での端部を
所定位置で切り落とすことによって、設計された形状の
ピストンを得ることができるのであり、ヘッド部の厚み
のバラ付きが抑えられていることによって、ピストンの
重量のバラ付きが抑えられる。さらに、請求項９の特徴
によると、鍛造後においてスカート部のピストン軸芯方
向での端部を所定位置で切り落とす場合、切り落とす所
定位置を変更することによって、ピストンの重量の調節
を行うことも可能である。請求項９の特徴によると、請
求項５〜８のうちのいずれか一つの場合と同様に前項
［Ｉ］〜［ＶＩＩ］に記載の「作用」を備えている。

【００２２】［ＩＸ］請求項２及び６、請求項３及び７
の特徴によると、ヘッド部の裏側において１８０°位相
が異なるように一対のスカート部が配置されると言うよ
うに、ヘッド部の裏側にスカート部が部分的に形成され
ており、ピストンの全周に亘ってスカート部が形成され
てはいない。

【００２３】これにより、請求項９の特徴のように、鍛
造後にスカート部のピストン軸芯方向での端部を所定位
置で切り落とす場合（前項［ＶＩＩＩ］参照）、スカー
ト部のピストン軸芯方向での端部をピストンの全周に亘
って切り落とすような構成に比べて、ピストンの全周で
はなく部分的に形成されるスカート部のピストン軸芯方
向での端部を切り落とすだけでよいので、切断工程の時
間短縮及び容易化を図ることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１（イ）（ロ）は、乗用車やオ
ートバイ等の４サイクルのエンジンに使用されるピスト
ンの本体１を示しており、後述するように本体１に機械
加工が施されて、ピストンが得られるのであり、本体１
はアルミ合金を材料として鍛造によって製作される。

【００２５】次に、前述のようにして鍛造された本体１
について説明する。図１（イ），２，４に示すようにヘ
ッド部５の表側において、凹部状のバルブリセス６が４
つ形成されており、図２の紙面右又は左側の一方の一対
のバルブリセス６が吸気バルブ（図示せず）用で、他方
の一対のバルブリセス６が排気バルブ（図示せず）用で
ある。４つのバルブリセス６に亘る外周面部７が、ピス
トン軸芯方向に直交する平面に形成され、中央面部８が
緩やかな凹面状に形成されており、中央面部８の中央に
円錐状の凸部９が形成されている。

【００２６】図１（イ）及び図２に示すようにバルブリ
セス６は、平面視半円状（図２参照）で中心側から外周
側に向けて下るように傾斜する底面部６ａ、平面視円弧
状（図２参照）の第１縦壁部６ｂ、外周部の小さな第２
縦壁部６ｃにより形成されている。図１（イ），２，４
に示すように、本体１のヘッド部５の外周部の縁部か
ら、図１（イ）の紙面上方（ピストン軸芯方向）に突出
するように、薄肉のリング状の突出部１０がヘッド部５
の外周部の全周に亘って形成されており、突出部１０の
厚さＴは、０．３ｍｍ〜５ｍｍ程度に設定されている。

【００２７】図１（ロ），３，４に示すようにヘッド部
５の裏側において、ヘッド部５の裏側の外周部から図４
の紙面下方（ピストン軸芯方向）に延出される縦壁状の
スカート部１１が、１８０°位相が異なるように一対形
成されており、ヘッド部５の表側の一対のバルブリセス
６の間に対向するヘッド部５の裏側に、スカート部１１
が位置している（図１（イ）参照）。一対のスカート部
１１の間に少し大きめのブロック状のピンボス部１２が
形成され、スカート部１１とピンボス部１２とを接続す
るように縦壁状のリブ１３が形成されている。

【００２８】図１（ロ）及び図３に示すように、ヘッド
部５の外周部とピンボス部１２との間に重量軽減用の２
つの凹部１４が形成され、ヘッド部５の外周部とリブ１
３との間に重量軽減用の４つの凹部１５が形成されてい
る。図３及び図４に示すように、スカート部１１の少し
中央側の位置で、ヘッド部５の表側の一対のバルブリセ
ス６の間に対向するヘッド部５の裏側に、重量軽減用の
２つの凹部１６が形成されている。

【００２９】次に、本体１の鍛造について説明する。図
６及び図７に示すように内面が円筒状のガイド部２に、
本体１のヘッド部５の裏側（コンロッド側）を鍛造する
第２金型４が固定され、本体１のヘッド部５の表側（シ
リンダヘッド側）を鍛造する第１金型３が、ガイド部２
に沿って移動操作自在に支持されている。第１金型３に
おいて、外周部３ａが段付き軸状に小径に設定されてお
り、ガイド部２の内径に対して第１金型３の外径が少し
だけ小さいものに設定されて、ガイド部２と第１金型３
との間を通って空気が抜けるように設定されている。図
１（イ）に示すヘッド部５のバルブリセス６に対応する
４つの凸部３ｂ、及びヘッド部５の凸部９に対応する１
つの凹部３ｃが、第１金型３に形成されている。

【００３０】図６及び図７に示すように第２金型４にお
いて、図１（ロ）に示すピンボス部１２に対応する２つ
の凹部４ａ、リブ１３に対応する４つの凹部４ｂ、スカ
ート部１１に対応する２つの凹部４ｃ、重量軽減用の凹
部１４，１５に対応する６つの凸部４ｇ、図４に示す重
量軽減用の凹部１６に対応する２つの凸部４ｄが形成さ
れており、第２金型４の凹部４ａに押し出しロッド１７
がスライド操作自在に支持されている。第２金型４の凹
部４ａ，４ｂは底部４ｅ，４ｆを備えており、第２金型
４の底部４ｅ，４ｆに、図６の紙面左右方向に向く小径
の空気抜き孔（図示せず）が設けられている。第２金型
４の凹部４ｃは底部を備えておらず、図６の紙面右側に
開放されており、第２金型４の凹部４ｃの端部にテーパ
ー面４ｈが形成されて先細り状に構成されている。

【００３１】以上の構成により、所定の板厚を持った円
盤状のアルミ合金素材（図示せず）を第２金型４に置
き、第１金型３を図６の紙面左側から紙面右方に移動操
作することによって、ガイド部２、第１及び第２金型
３，４により本体１を鍛造する。この場合、第１金型３
の移動方向（鍛造方向）が、ピストン軸芯方向（エンジ
ンのシリンダでピストンが往復移動する方向）に設定さ
れている。

【００３２】第１及び第２金型３，４による押圧によ
り、アルミ合金素材が第１金型３の凹部３ｃ（図１
（イ）のヘッド部５の凸部９に対応）に入り込み、第１
金型３の表面に沿って中側から外周側に流れて、第１金
型３の凸部３ｂ（バルブリセス６に対応）から第１金型
３の外周部３ａに入り込む。この場合、アルミ合金素材
が第１金型３の外周部３ａに全周に亘って入り込むこと
によって、第１金型３の凸部３ｂ付近でアルミ合金素材
が中側から外周側に円滑に流れて、第１金型３の凸部３
ｂの隅々にアルミ合金素材が行き渡る。アルミ合金素材
が第１金型３の外周部３ａに入り込み、第１金型３の凸
部３ｂ付近でアルミ合金素材が中側から外周側に流れ
る。これにより、図１（イ）に示すようにヘッド部５の
表側に４つのバルブリセス６、１つの凸部９、及び突出
部１０が形成される。

【００３３】第１及び第２金型３，４による押圧によ
り、アルミ合金素材が第２金型４の凹部４ａ，４ｂに入
り込み、第２金型４の底部４ｅ，４ｆに達するのであ
り、アルミ合金素材が第２金型４の表面に沿って中側か
ら外周側に流れて、第２金型４の凸部４ｄ，４ｇ付近か
ら、第２金型４の凹部４ｃに入り込む。この場合、第２
金型４の凹部４ａ，４ｂに底部４ｅ，４ｆ（小径の空気
抜き孔は在る）が備えられているのに対し、第２金型４
の凹部４ｃの端部は開放されているので、中側から第２
金型４の凹部４ｃにアルミ合金素材が不足なく流れて入
り込むのであり、アルミ合金素材が第２金型４の凹部４
ｃの端部に達すると、テーパー面４ｈの抵抗によってア
ルミ合金素材の流れが部分的に止められる。

【００３４】これにより、図１（ロ）に示すように、ピ
ンボス部１２の端部１２ｂ及びリブ１３の端部１３ｂ
が、第２金型４の凹部４ａ，４ｂの底部４ｅ，４ｆによ
って規制を受けた成形端に形成されて、アルミ合金素材
が第２金型４の底部４ｅ，４ｆの小径の空気抜き孔に入
り込んだ凸部１２ａ，１３ａが形成される。スカート部
１１の端部１１ａは、第２金型４の凹部４ｃの規制を受
けない自由端に形成される。

【００３５】以上のようにしてガイド部２、第１及び第
２金型３，４により本体１の鍛造が終了すると、第１金
型３が図６の紙面左方に移動操作されるのであり、本体
１が第２金型４に付着した状態で第１金型３から離れ
る。次に第２金型４の押し出しロッド１７が図６の紙面
左方に移動操作されて、押し出しロッド１７がピンボス
部１２の端部１２ｂを押して、本体１が第２金型４から
離れる。

【００３６】図１（イ）〜図４に示すように本体１の鍛
造が終了すると、次に本体１の機械加工を行って、図５
に示すようなピストンを得るのであり、次に本体１の機
械加工について説明する。図１（イ）に示すヘッド部５
の凸部９により本体１の中心が設定されて、ヘッド部５
の外周部及びスカート部１１の外周部の切削加工が行わ
れ、図１（イ）に示す突出部１０が全て削り落とされる
のであり、図５に示すようにバルブリセス６の外周側が
開放された状態となる。次に図５に示すように、ヘッド
部５の外周部に２本のピストンリング溝１８、及び１本
のオイルリング溝１９が切削加工されて形成され、半径
方向に貫通する複数のオイル孔（図示せず）がオイルリ
ング溝１９に開孔される。

【００３７】図５に示すように、ピンボス部１２にピス
トンピン支持孔２０が開孔され、ピストンピン支持孔２
０にサークリップ（図示せず）の支持溝（図示せず）が
形成されるのであり、図５の紙面上下方向（ピストン軸
芯方向）のオイル供給孔（図示せず）が、ピストンピン
支持孔２０に接続するようにピンボス部１２に開孔され
る。ヘッド部５の裏側において、図１（ロ）に示すピン
ボス部１２の端部１２ｂ及びリブ１３の端部１３ｂの凸
部１２ａ，１３ａが削り落とされ、図１（イ）に示すヘ
ッド部５の凸部９が削り落とされる。図１（ロ）及び図
４に示すスカート部１１の端部１１ａが、所定位置で切
り落とされる（削り落とされる）。

【００３８】［発明の実施の別形態］図６及び図７に示
す第２金型４において、テーパー面４ｈに代えて第２金
型４の凹部４ｃの端部を階段状（１段又は複数段）に形
成して、第２金型４の凹部４ｃの端部を先細り状に形成
してもよい。図６及び図７に示す第２金型４において、
第２金型の凹部４ｃを完全に開放するのではなく、鍛造
時に第２金型４の凹部４ｃの空気が、ある程度絞られた
通路（絞り弁）（図示せず）を通って抜けるようにし
て、第２金型４の凹部４ｃから抜ける空気にある程度の
抵抗を与えることにより、鍛造時に第２金型４の凹部４
ｃにアルミ合金素材が入り込み過ぎ、テーパー面４ｈを
越えて図６の紙面右方に入り込み過ぎると言う状態を防
止するように構成してもよい。

【００３９】図６においては固定の第２金型４にアルミ
合金素材を置き、第１金型３を図６の紙面左側から紙面
右方に移動操作して鍛造を行うように構成しているが、
第１金型３を固定として、第１金型３にアルミ合金素材
を置き、第２金型４を図６の紙面右側から紙面左方に移
動操作して鍛造を行うように構成してもよい。図１
（イ）に示すリブ１３を備えずに、スカート部１１がヘ
ッド部５の外周部の全周に亘って形成されるようなピス
トンにも、本発明は適用できる。

【００４０】

【発明の効果】請求項１，２，５，６の特徴によると、
内燃機関用のピストンを鍛造により製作する場合に、ヘ
ッド部の裏側において素材が外周部側（金型のスカート
部に対応する部分）に不足なく流れる状態になると考え
られ、ヘッド部の表側でも外周部側に素材が不足なく流
れる状態になると考えられるので、ヘッド部の表側の外
周部側に素材が充分に流れずに、ヘッド部の表側の外周
部側にヒケやヒケによるキズ等が生じると言う状態を防
止することができるようになり、ピストンの耐久性の低
下を未然に防止することができるようになった。

【００４１】請求項１，２，５，６の特徴によると、金
型の容積に対して素材が多すぎる状態になっていても、
金型のスカート部に対応する部分に余分な素材が入り込
むことにより、素材が非常に高い圧力になる状態を回避
することができた。これにより、油圧プレス式の鍛造装
置において金型がピストン軸芯方向の所定位置まで移動
できないと言う状態が回避され、機械プレス式の鍛造装
置において金型がピストン軸芯方向の所定位置まで無理
に移動させられようとする状態（所定位置まで移動でき
ない状態）が回避されるようになって、鍛造装置自身や
金型の耐久性の低下、及びピストンの精度低下を未然に
防止することができた。

【００４２】請求項２及び６の特徴によると、金型のス
カート部に対応する部分においてピストン軸芯方向での
端部を開放することにより、金型のリブに対応する部分
にも素材が不足なく入り込む状態となって、リブにヒケ
やヒケによるキズ等が生じる状態を未然に防止すること
ができるようになり、ピストンの精度を向上させること
ができた。

【００４３】請求項３及び７の特徴によると、請求項２
及び６の場合と同様に前述の請求項２及び６の「発明の
効果」を備えており、この「発明の効果」に加えて以下
のような「発明の効果」を備えている。請求項３及び７
の特徴によると、ヘッド部の表側にバルブリセスが形成
される場合、ヘッド部の表側に隣接して形成される一対
のバルブリセスの間に対向するヘッド部の裏側に、スカ
ート部が形成されるように構成することにより、金型の
バルブリセスに対応する部分に邪魔されることなく、金
型のスカート部に対応する部分に素材が入り込むと考え
られるので、ヘッド部の表側にヒケやヒケによるキズ等
が生じると言う状態をさらに防止することができるよう
になり、ピストンの耐久性の低下をさらに未然に防止す
ることができるようになった。請求項３及び７の特徴に
よると、金型のスカート部に対応する部分への素材の流
れが、金型の一対のバルブリセスに対応する部分の間を
通ることにより、金型の一対のバルブリセスに対応する
部分にも、素材が一方に多く他方に少なくと言うような
ことなく行き渡るようになることが考えられるので、ヘ
ッド部の表側（特にバルブリセス付近）にヒケやヒケに
よるキズ等が生じると言う状態を防止することができる
ようになり、ピストンの耐久性の低下をさらに未然に防
止することができるようになった。

【００４４】請求項４及び８の特徴によると、請求項１
〜３のうちのいずれか一つ及び請求項５〜７のうちのい
ずれか一つの場合と同様に、請求項１〜３、請求項５〜
７の「発明の効果」を備えており、この「発明の効果」
に加えて以下のような「発明の効果」を備えている。請
求項４及び８の特徴によると、金型のスカート部に対応
する部分に素材に入り込む場合、金型のスカート部に対
応する部分への素材の流れに適切な抵抗が掛かるので、
金型のスカート部に対応する部分に素材が入り込み過ぎ
ると言う状態を未然に防止することができるようになっ
た。これにより、金型のスカート部に対応する部分に素
材が入り込み過ぎることによって、ピストンにヒケやヒ
ケによるキズ等が生じると言う状態を未然に防止するこ
とができるようになり、ピストンの耐久性の低下をさら
に未然に防止することができるようになった。

【００４５】請求項９の特徴によると、請求項５〜８の
うちのいずれか一つの場合と同様に請求項５〜８の「発
明の効果」を備えており、この「発明の効果」に加えて
以下のような「発明の効果」を備えている。請求項９の
特徴によると、鍛造前の素材の体積（厚み）にバラ付き
があっても本体を鍛造した後に、スカート部のピストン
軸芯方向での端部を所定長さだけ切り落とすことによ
り、ヘッド部の厚み及びピストンの重量のバラ付きを抑
えて、形状の精度及び重量の精度の高いピストンを得る
ことができるようになった。切り落とす量を大小に設定
及び変更することにより、ピストンの重量の調節を行う
ことができるので、バランスの良いピストンを得ること
もできるようになる。ヘッド部の裏側において１８０°
位相が異なるように一対のスカート部が配置されている
場合、請求項９の特徴によると、ピストンの全周ではな
く部分的に形成されるスカート部のピストン軸芯方向で
の端部を切り落とすだけでよいので、切断工程の時間短
縮及び容易化を図ることができるようになって、生産コ
ストの低減を図ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】鍛造後で機械加工前のピストンを表側及び裏側
から見た斜視図

【図２】鍛造後で機械加工前のピストンを表側から見た
平面図

【図３】鍛造後で機械加工前のピストンを裏側から見た
底面図

【図４】鍛造後で機械加工前のピストンの縦断側面図

【図５】機械加工後のピストンを表側から見た斜視図

【図６】第１及び第２金型、ガイド部の縦断側面図

【図７】第１及び第２金型の斜視図

【符号の説明】

１ 本体 ３，４ 金型 ５ ヘッド部 ６ バルブリセス １１ スカート部 １１ａ スカート部のピストン軸芯方向での端部 １２ ピンボス部 １３ リブ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヘッド部と、前記ヘッド部の裏側の外周
   部からピストン軸芯方向に延出されるスカート部と、前
   記ヘッド部の裏側に配置されるピンボス部とを備えて構
   成される本体において、 ピストン軸芯方向に金型を移動させて行う鍛造により前
   記本体が形成され、前記スカート部のピストン軸芯方向
   での端部が金型の規制を受けない自由端に形成されてい
   る内燃機関用のピストン。
2. 【請求項２】 ヘッド部と、前記ヘッド部の裏側の外周
   部からピストン軸芯方向に延出されて１８０°位相が異
   なるように配置される一対のスカート部と、前記ヘッド
   部の裏側で前記一対のスカート部の間に配置されるピン
   ボス部と、前記スカート部とピンボス部とを接続するリ
   ブとを備えて構成される本体において、 ピストン軸芯方向に金型を移動させて行う鍛造により前
   記本体が形成され、前記ピンボス部のピストン軸芯方向
   での端部及び前記リブのピストン軸芯方向での端部が、
   金型の規制を受ける成形端に形成されており、前記スカ
   ート部のピストン軸芯方向での端部が金型の規制を受け
   ない自由端に形成されている内燃機関用のピストン。
3. 【請求項３】 前記ヘッド部の表側に隣接して形成され
   る一対のバルブリセスの間に対向する前記ヘッド部の裏
   側に、前記スカート部が形成されている請求項２記載の
   内燃機関用のピストン。
4. 【請求項４】 前記スカート部のピストン軸芯方向での
   端部が先細り状に形成されている請求項１〜３のうちの
   いずれか一つに記載の内燃機関用のピストン。
5. 【請求項５】 ヘッド部と、前記ヘッド部の裏側の外周
   部からピストン軸芯方向に延出されるスカート部と、前
   記ヘッド部の裏側に配置されるピンボス部とを備えて構
   成される本体において、 前記スカート部のピストン軸芯方向での端部に位置する
   前記金型の部分を開放した状態で、ピストン軸芯方向に
   金型を移動させて前記本体を鍛造する内燃機関用のピス
   トンの製造方法。
6. 【請求項６】 ヘッド部と、前記ヘッド部の裏側の外周
   部からピストン軸芯方向に延出されて１８０°位相が異
   なるように配置される一対のスカート部と、前記ヘッド
   部の裏側で前記一対のスカート部の間に配置されるピン
   ボス部と、前記スカート部とピンボス部とを接続するリ
   ブとを備えて構成される本体において、 前記ピンボス部のピストン軸芯方向での端部及び前記リ
   ブのピストン軸芯方向での端部を金型で規制し、前記ス
   カート部のピストン軸芯方向での端部に位置する前記金
   型の部分を開放した状態で、ピストン軸芯方向に金型を
   移動させて前記本体を鍛造する内燃機関用のピストンの
   製造方法。
7. 【請求項７】 前記ヘッド部の表側に隣接して形成され
   る一対のバルブリセスの間に対向する前記ヘッド部の裏
   側に、前記スカート部が位置するように、ピストン軸芯
   方向に金型を移動させて前記本体を鍛造する請求項６記
   載の内燃機関用のピストンの製造方法。
8. 【請求項８】 前記スカート部のピストン軸芯方向での
   端部が先細り状に形成されるように、前記スカート部の
   ピストン軸芯方向での端部に位置する前記金型の部分の
   形状を設定して、ピストン軸芯方向に金型を移動させて
   前記本体を鍛造する請求項５〜７のうちのいずれか一つ
   に記載の内燃機関用のピストンの製造方法。
9. 【請求項９】 前記本体を鍛造した後に、前記スカート
   部のピストン軸芯方向での端部を、所定位置で切り落と
   すことによりピストンを得る請求項５〜８のうちのいず
   れか一つに記載の内燃機関用のピストンの製造方法。